Funktionsweise von Metalldetektoren

Wie funktionieren Metalldetektoren? Und welche Funktionen sind für eine Metallsonde wichtig?

Aufbau von Metalldetektoren

Als Sondengänger und Nutzer von Metalldetektoren sollte man auch die Funktionsweise seines Arbeitsgerätes verstehen und die grundlegenden Funktionen der Metallsonde kennen. Zunächst klären wir jedoch den grundlegenden Aufbau eines Metalldetektors. Wie in der Abbildung zu sehen, besteht der Metalldetektor aus einer Suchsonde, einem Gestänge an dem Handgriff und Armstütze montiert sind, sowie einem Display. Die Handhabung eines Metalldetektors ist aufgrund der bereits montierten Armstütze und dem Handgriff sehr einfach und intuitiv. Der Aufbau ist in der folgenden Grafik am Beispiel eines Garrett Ace 250 dargestellt.

Aufbau eines Metalldetektors

 

Funktionsweisen von Metalldetektoren

Ein Metallsuchgerät funktioniert grundsätzlich mit Hilfe von Magnetfeldern, die um die Suchsonde erzeugt werden. Die Sonde stellt eine metallische Spule dar. Aus der Physik ist bekannt, dass eine stromdurchflossene Spule ein Magnetfeld erzeugt. Da die Sonde des Metalldetektors in geringem Abstand über der Erdoberfläche bewegt wird, reicht das Magnetfeld bis unter die Erde. Befindet sich dort ein metallischer Gegenstand, verändert dieser das Magnetfeld der Suchsonde. Der Metalldetektor registriert diese Veränderung und gibt ein akustisches oder visuelles Signal. Die Metalldetektoren werden  hinsichtlich der Funktionsmethoden in drei große Gruppen eingeteilt. Dazu gehören VLF-Detektoren, BFO-Detektoren und PI-Detektoren. Die folgenden Abschnitte geben eine Einblick in diese unterschiedlichen Funktionsweisen.

 

Beat Frequency Oscillator:

Ein BFO-Detektor besteht aus zwei Schwingkreisen, die man auch als Oszillatoren bezeichnet. Bei dem ersten Oszillator der Metallsonde handelt es sich um einen Quarzoszillator. Diese sind sehr genau und haben nur geringe Abweichungen in der Frequenz. Ein elektronisches Bauteil im Schwingkreis, – der Schwingquarz – gibt dabei die Frequenz vor. Der Schwingkreis befindet sich dabei meist im Bedienelement des Metalldetektors. Den zweiten Oszillator stellt ein normaler LC-Schwingkreis dar, bestehend aus einer Spule und einem Kondensator. Seine Frequenz ist abhängig von der Induktivität L der Spule und derKapazität C des Kondensators. Die Spule des zweiten Schwingkreises ist die Suchspule des Metalldetektors.

Physikalischer Exkurs

Aus der Physik ist bekannt, dass jeder stromdurchflossene Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dies gilt auch für die Spule der Metallsonde. Das von der Suchspule erzeugte Magnetfeld reicht bis unter die Erdoberfläche (muss es ja auch, da die in der Erde vergrabenen Schätze gefunden werden sollen). Befindet sich dort ein metallischer Gegenstand, beeinflusst er das Magnetfeld der Suchspule (genauer gesagt deren Induktivität). Wie oben bereits beschrieben, hängt die Frequenz des Oszillators von der Induktivität der Spule ab. Der metallische Gegenstand verändert daher auch die Frequenz des zweiten Oszillators.

In der sogenannten Mischstufe werden nun die Frequenzen der beiden Oszillatoren überlagert. Die resultierende Schwingung wird anschließend mit Hilfe eines Verstärkers in ein akustisches Signal umgewandelt. Beide Oszillatoren schwingen im normalen Zustand mit nahezu identischer Frequenz. Je nach Phasenverschiebung der beiden Frequenzen kommt es entweder zu einer „Auslöschung“ oder einer resultierenden Schwingung mit unveränderter Frequenz. Am Kopfhörer ist in beiden Fällen nichts Interessantes zu hören. Es ertönt dauerhaft derselbe Ton. Erst wenn ein metallischer Gegenstand die Frequenz der Suchspule des Metalldetektors verändert, entsteht eine Differenz zwischen den Frequenzen der beiden Oszillatoren. Bei der Überlagerung in der Mischstufe entsteht diesmal eine Schwebefrequenz, die einen höheren oder niedrigeren Ton am Kopfhörer verursacht. So können Sie Ihren Fund wahrnehmen.

 

VorteileNachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Für jedes Metall oder Mineral geeignet
Zu empfindlich (fehleranfällig)
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Einfachster Typ Geringe Signalstärke
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Günstig Geringe Suchtiefe

 

BFO-Metalldetektoren waren vor allem in den 60er und 70er Jahren sehr verbreitet und beliebt. Durch die Weiterentwicklung der Technologie sind deutlich bessere Funktionen und Suchtiefen zu verzeichnen. Daher sind BFO-Sonden meist nur noch gebraucht oder als Sammlerstücke zu finden.

 

Very Low Frequency:

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um ein Verfahren mit langen Wellen, also sehr kleinen Frequenzen. Der Suchkopf des Metalldetektors besteht aus zwei Spulen – einer Senderspule und einer Empfängerspule. Die Senderspule erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Die Physik lehrt, dass magnetische Wechselfelder elektrische Wirbelströme in metallischen Gegenständen und Wirbelströme in dem Metall wiederum magnetische Wechselfelder erzeugen. Befindet sich der Metalldetektor nun über einem solchen Gegenstand werden solche Wirbelströme und das daraus resultierende magnetische Wechselfeld erzeugt. Mit Hilfe der Empfängerspule werden diese registriert. Auch hier erkennt man die Veränderung an einem akustischen Signal. Bei diesem Verfahren lässt das Signal bereits Rückschlüsse über das gefundene Material zu.

 

Vorteile Nachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Am weitesten verbreitet geringe Reichweite
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gute Metalldiskriminierung
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Genau mit geringer Fehleranfälligkeit

 

 

Pulse Induction:

Bei dem Pulsinduktionsverfahren besitzt der Metalldetektor nur eine einzige Spule, die sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert. Die Spule sindert zunächst starke, zeitlich begrenzte Magnetimpulse in die Erde ab. Treffen diese auf ein metallisches Objekt, erzeugen sie (wie oben bereits beschrieben) Wirbelströme in dem Gegenstand. Werden nach dem definierten Zeitraum die Magnetimpulse abgeschaltet, sind die Wirbelströme noch für den Bruchteil einer Sekunde existent. Dieser kurze Zeitraum reicht allerdings aus,  um diese Ströme mit der Spule zu registrieren. Die Spule ist in dem Moment der Empfänger. Sende- und Empfangsphase der Spule sind zeitlich begrenzt und definiert. Sie arbeiten in ständigem Wechsel miteinander.

 

Vorteile Nachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gute Signalstärke und Suchtiefe schwache Metalldiskriminierung
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Beliebt bei Strandsuchern und Goldschürfern Höherer Preis
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gut geeignet für Hort-/ Depotfunde
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gut geeignet für sehr mineralhaltige Böden

 

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Wichtige Funktionen eines Metalldetektors

 

Nun kennen Sie die grundlegende Funktionsweise der Metalldetektoren. Lesen Sie weiter, um die wichtigsten Funktionen und Begriffe zum Metalldetektor kennzulernen.

Leitwert

Der Leitwert beschreibt die Leitfähigkeit eines Metalls. Eisen besitzt beispielsweise einen niedrigen Leitwert; Silber und Kupfer dagegen einen hohen.

all metal mode

Beim „all metal mode“ oder auch Allmetallmodus sucht der Metalldetektor ohne Einschränkungen. Das akustische Signal informiert Sie über einen Fund. Die Metallsonde unterscheidet beim Fund jedoch nicht zwischen unterschiedlichen Metallen.

Einige Metalldetektoren besitzen im Gegensatz dazu eine Diskriminierungsfunktion:

Diskriminierung/ Diskrimination (engl. discrimination)

Bei der Diskriminierung handelt es sich um die Fähigkeit, gefunden Metalle schon bei der Ortung zu unterscheiden. Dies ist mit Hilfe des Leitwertes möglich. Diese Funktion bietet die Möglichkeit, den Metalldetektor auf einen Leitwertbereich einzustellen. Dementsprechend wird nur ein akustisches Signal erzeugt, wenn der Leitwert des gefundenen Gegenstandes in dem eingestellten Bereich liegt. Alle anderen Metalle werden vom Metalldetektor ignoriert. Dies ermöglicht dem Sondengänger eine spezifischere Suche nach bestimmten Objekten. Ob der Leitwert eines Gegenstandes bestimmt werden kann, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen die Tiefe und Größe des Gegenstandes aber auch dessen Ausrichtung zur Metallsonde. Liegt eine Münze beispielsweise parallel zur Spule des Metalldetektors, so kann der Leitwert bestimmt werden. Zeigt die schmale Kante der Münze jedoch nach oben, bleibt die Messung des Leitwertes erfolglos. Dennoch ist diese Funktion sehr wichtig, da viele irrelevante Eisenteile im Boden verborgen sind. Dies führt zu dauerhaftem Anschlagen der Metallsonde.

Pinpointing

Das sogenannte Pinpointing ermöglicht es, die genaue Position des gefundenen Gegenstandes zu ermitteln. Es handelt sich um eine Funktion zur Feinlokalisierung. In diesem Modus gibt der Metalldetektor den höchsten Ton aus, wenn sich die Metallsonde direkt über dem Gegenstand befindet. Das Pinpointing ist oft schon in den Matellsonden integriert. Nichts desto trotz ist es sinnvoll, auch einen portablen Pinpointer zu besitzen. Dieser vereinfacht das Orten des Fundes deutlich und ist unter Umständen auch genauer.

Bodenabgleich

Vor der Nutzung des Metalldetektors sollte ein sogenannter Bodenabgleich durchgeführt werden. Mit dem Bodenabgleich passt der Sondengänger die Empfindlichkeit des Metalldetektors an den Boden an. Dieser verhindert mögliche Störsignale bei der Suche, die bspw. bei sehr mineralhaltigen Böden entstehen.  Viele Metalldetektoren besitzen eine Funktion zum automatischen Bodenabgleich.

Veränderung der Sonde

Es gibt eine große Auswahl von Sonden für Metalldetektoren. Diese unterscheiden sich unter anderem in Form und Größe. Das Vergrößern der Sonde erhöht die Sendeleistung und vergrößert damit die Suchtiefe. Des Weiteren kann mit einer größeren Sonde eine größere Fläche in derselben Zeit abgesucht werden. Dennoch gibt es auch einige Nachteile. Eine größere Sonde ist schwerer und macht die Suche damit anstrengender. Je größer die Metallsonde, desto besser eignet sie sich zur Suche von großen Gegenständen. Kleinere Metallobjekte werden schlechter gefunden. Auch die Diskriminierung verschlechtert sich mit der Vergrößerung der Sonde. Zusätzlich wird auch das Pinpointing gröber. Welche Sonde für Ihren Metalldetektor geeignet ist, hängt also ganz davon ab, wo Sie suchen und was Sie finden wollen. Einen ausführlicheren Artikel zu diesem Thema finden Sie hier.